[发明专利]一种基于信道响应频域和空域联合处理的室内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于信道响应频域和空域联合处理的室内定位方法，离线阶段通过在室内环境中将定位区域离散化并生成多个参考点，令移动终端在每个参考点处做匀速运动，采集相互垂直两方向的信道信息，对收集的数据进行预处理，从中提取相应的指纹特征，利用相互垂直方向上指纹之间的关系建立离线数据库；在线定位阶段通过采集未知运动终端的信号数据，提取在线指纹信息，将待测终端的指纹信息与离线数据库中的指纹进行匹配，然后根据相似度准则计算出待测终端的位置，最后通过离线数据库输出待测终端的位置信息，完成室内定位。实现目标的快速定位，有效减少定位时间。最后利用WKNN算法进行位置估计，实现更精准的定位。

技术领域

本发明属于室内定位技术领域，具体涉及一种基于信道响应频域和空域联合处理的室内定位方法。

背景技术

现有的室内定位方法分很多种，比如基于红外传感器(Infrared Sensor)、超声波(Ultrasonic Wave)、超带宽(Ultra Wide Bandwidth)、RFID(Radio FrequencyIdentification)等。这些方法虽然具有较高的定位精度，但是都需要安装特殊硬件设备，而且有的硬件昂贵不适合大量部署，这限制了它们的普及。

传统的WIFI室内定位方法有：基于距离模型和基于指纹信息的方法。这两种方法最大的问题是定位精度的问题。室内定位的WIFI信号传播环境不仅复杂，比如多径效应，阴影，衰落和延迟失真等，而且容易受到人群或障碍物的遮挡，导致信号波动较大。如果直接用WIFI信号强度做简单的几何代数运算，往往会导致定位结果偏差较大。而WIFI系统有限的带宽也无法准确的估计出信号的到达时间或到达角度，从而也不会有比较精确的定位结果。

而在现有基于WIFI指纹识别的定位方法中，大多指纹与位置之间的函数关系不明确，当室内存在较强干扰时，指纹特征稳健性较差，使得定位精度较差。另外需要预先在室内采集大量参考点的指纹信息，当室内面积过大时，数据库往往比较庞大。这使得在线定位的计算复杂度和时间复杂度都很高。所以目前基于WIFI的指纹识别方案只能处于实验阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于信道响应频域和空域联合处理的室内定位方法，易于实现、精度高、稳健性好，检索效率高。

本发明采用以下技术方案：

一种基于信道响应频域和空域联合处理的室内定位方法，包括离线阶段和在线定位阶段，离线阶段通过在室内环境中将定位区域离散化并生成多个参考点，令移动终端在每个参考点处做匀速运动，采集相互垂直两方向的信道信息，对收集的数据进行预处理，从中提取相应的指纹特征，每个点的指纹数据包含位置信息和特征信息，利用相互垂直方向上指纹之间的关系建立离线数据库；在线定位阶段通过采集未知运动终端的信号数据，提取在线指纹信息，将待测终端的指纹信息与离线数据库中的指纹进行匹配，然后根据相似度准则计算出待测终端的位置，最后通过离线数据库输出待测终端的位置信息，完成室内定位。

具体的，包括以下步骤：

S1、采集空-频域二维信道响应；

S2、对步骤S1中采集到的空-频域信道响应进行预处理，提取指纹并记录到离线指纹库中

S3、离线指纹库构建；

S4、根据相似度模型计算出目标点的位置信息。

进一步的，步骤S1中，假设移动终端在每个参考点处都做直线或近似直线的移动，取这段轨迹的中点为参考点的位置信息，在这段轨迹中等间隔的采集M个位置的信道响应，作为目标位置处的虚拟均匀线性阵列信道，构建二维空-频域信道响应。

进一步的，步骤S2包括以下步骤：